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DIAMANTI SINTETICI

Diamanti accresciuti in laboratorio con metodo HPHT (alta temperatura e alta pressione) e CVD (deposizione chimica da vapore)

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DIAMANTI SINTETICI HPHT

DIAMANTI SINTETICI ACCRESCIUTI CON IL METODO HPHT

I diamanti sintetici HPHT sono prodotti con la tecnica delle alte pressioni ed alte temperature dal 1955, e soltanto nel 1970 ottennero e annunciarono i risultati di cristalli che avrebbero avuto caratteristiche di grandezza e qualità gemmologica apprezzabile.

I diamanti sintetici HPHT hanno caratteristiche fisiche distintive, ad esempio mostrano una forma del cristallo grezzo cubo-ottaedrica e una sistemazione di settori di crescita interni che è il risultato di un accrescimento a alte pressioni e alte temperature.

Inizialmente, i cristalli prodotti tramite questa sintesi mediamente pesavano dall’uno ai 5 ct; una volta sfaccettati per l’uso in gioielleria, superavsno occasionalmente 1ct.

la maggioranza dei cristalli sono gialli, sebbene, anche se in numero limitato sono stati prodotti diamanti blu e diamanti sintetici incolori (altri colori tipo il rosa o il rosso, sono il risultato ottenuto in un secondo momento per mezzo di un ulteriore trattamento del materiale accresciuto che originariamente si presenta di color giallo. Shigley nel (1995) riassunse le proprietà distintive gemmologiche dei diamanti sintetici accresciuti con il metodo HPHT incolori

. Un Cristallo di diamante che è composto solamente di atomi di carbonio ha una struttura nella quale ciascuno atomo di carbonio è circondato simmetricamente da quattro atomi di carbonio. A causa di questa struttura, il diamante ha proprietà fisiche e chimiche uniche che gli attribuiscono una larga serie di applicazioni. (vedi , e.g. Field, 1992; Davies, 1994; Spear and Dismukes, 1994; Wilks e Wilks, 1994).

Caratteristiche specifiche del diamante:

- Materiale naturale più duro (10 della scala Mosh)

- Migliore conduttore termico più di qualsiasi altro materiale tenuto a temperatura ambiente

- Minimo coefficiente di espansione termica

- resistente al calore, agli acidi, e alle radiazioni

- Isolante elettrico, ma può anche essere usato come un semiconduttore (se ha boro)

- una visibilità trasparente a quasi tutte le radiazioni infrarosse.

Del diamante non sono importanti soltanto le qualità gemmifere, ma anche le sue applicazioni nel settore industriale proprio grazie alle proprietà termiche, abrasive e di durezza; esso è inoltre utilizzato dai produttori di componenti ottici e in altre industrie come semiconduttore.

Per l’utilizzo industriale è in aumento la domanda del diamante sintetico, da qui ne consegue l’incalzante richiesta di ricerche per lo sviluppo di nuove tecniche sull’accrescimento del diamante sintetico.

La maggior parte delle tecniche attuali produce diamanti di qualità gemmifera utilizzando il metodo delle alte pressioni e alte temperature, condizioni ambientali artificiali simili alle condizioni ambientali naturali necessarie per trasformare il carbonio in diamante.

PRESSA PER TRATTAMENTO HPHT

DIAMANTI SINTETICI CVD

SYNTHETIC DIAMONDS CVD - METODO CVD

Negli ultimi anni si è ottenuta la crescita di un diamante sintetico di qualità gemmifera tramite la deposizione di vapori chimici (CVD) tecniche che non richiedono le alte pressioni e che stanno richiamando l’attenzione mondiale. In contrasto al convenzionale processo di sintesi HPHT, le tecniche di CVD coinvolgono una fase-gassosa che reagisce chimicamente; strati di diamante sintetico che andranno formando una pellicola sopra un sotto strato In questa sintesi viene utilizzato come sotto strato per l’accrescimento un diamante naturale o un diamante sintetico.

Il singolo cristallo di diamante CVD può essere prodotto anche con l’utilizzo di un altro materiale, in questo caso il diamante realizzato in CVD si forma come policristallino. Il primo successo ottenuto per la riproduzione del diamante sotto forma di pellicola fu nel 1952 da W.G.Eversole, egli usò la tecnica CVD il metodo di CVD coinvolge una piccola quantità di metano (CH4) con idrogeno (H2) portando i reagenti gassosi in una camera con presente un sotto strato.

Una reazione fra questi componenti ha inizio a alte temperature e basse pressioni (tra 10 milliTorr [0.0000013atm] e 1 atm). I reagenti, prodotti, e le specie reattive sono trasportate invadendo tutta la camera di diffusione e miscelazione. Sulla superficie del sotto strato accade che le varie reazioni (l’adsorption, diffusion, e desorption) chimiche portano alla deposizione di diamante sintetico, e infine, alla crescita di un strato continuo di diamante sintetico. Più varianti sono state sperimentate e sviluppate per raggiungere la tecnica di crescita del CVD e ora si è riusciti ad accrescere un diamante incolore, con un alto grado di purezza, un singolo e unico strato di materiale formante il cristallo, che raggiunge lo spessore di alcuni millimetri sul substrato di diamante.

Successi recenti hanno portato al rivestimento di aree relativamente grandi di superficie (sopra ai 100 cm² o più) con un strato continuo di diamante creando tutta una serie di nuove e potenziali applicazioni del diamante sintetico CVD anche per industrie con altri scopi I diamanti sintetici CVD per l’uso nella gioielleria sono pietre che vanno dal color brown fino all’incolore del tipo IIa e di grandezza superiore al carato.